【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固废资源化利用和低碳减排，具体涉及一种co2的低温等离子体裂解方法、裂解用催化剂及其制备方法。
技术介绍
1、"碳中和"已成为当今应对全球气候变化的关键词汇。全球变暖的主要原因是温室气体，特别是二氧化碳的过量排放，这主要来自化石燃料的燃烧。为了减缓甚至逆转这种趋势，各国开始致力于实现碳中和。实现碳中和的途径包括提高能效，发展可再生能源，采用清洁技术，再造森林，以及发展碳捕捉和存储技术。
2、其中，co2裂解技术是节能减排的研究热点之一。该技术是一种旨在将二氧化碳(co2)分解为碳(c)和氧气(o2)的先进技术，其背后的核心理念是寻找一种能源高效且环境友好的方法，以减少大气中的co2浓度，对抗全球气候变化，并为能源生产提供新的可能性。
3、经检索，中国技术专利cn215249587u公开了一种二氧化碳资源化处置系统，以氢气和二氧化碳作为反应原料，催化制取甲烷，再对制取的甲烷进行高温裂解，制取氢气和固体碳燃料，实现了二氧化碳的资源化利用。中国专利技术专利cn105601074a公开了一种电镀污泥与二氧化碳协同处理的高效资源化利用新方法，其以电镀污泥为原料制备生物炭用做生物电化学系统的阴极催化剂，从而实现二氧化碳的处理。
4、以上两种方法虽都能有效地处理二氧化碳，但在成本方面依然较高，且工业现场应用较难。其中高温裂解氢气以及反应生成的甲烷、氢气和固体碳燃料需要有效分离和纯化，这会提高制造和运营成本。同时，制备生物炭和建立生物电化学系统也会涉及额外成本。此外，虽然中国专利技术专利cn10
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于提供一种co2的低温等离子体裂解方法、裂解用催化剂及其制备方法，从而可以有效提高co2的裂解效果，有利于节能减排，并降低了co2的裂解处理成本。
2、为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
3、本专利技术提供了一种co2的低温等离子体裂解催化剂，该催化剂包含nife2o4晶体，且催化剂的比表面积为3-5m2·g-1，nife2o4晶体的颗粒尺寸为150-200目。通过将本专利技术的催化剂用于co2的低温等离子体裂解，可以有效提高对co2的裂解效果。
4、更进一步的，所述催化剂为将包含含镍电镀污泥的原料进行焙烧得到的，焙烧气氛中的氧气浓度为85％-100％。
5、含镍电镀污泥的组分较为复杂，其不仅含有较多的fe2o3和nio等无机氧化物，同时还含有电镀污泥过滤时产生的废弃滤布(碳纤维高分子滤布)等有机高分子物质以及无机絮凝剂等，因此对其进行合理资源化利用不仅有助于资源的回收利用，同时能够有效防止直接堆积造成的环境污染。本专利技术通过对包含含镍电镀污泥的原料进行高温焙烧，从而可以形成以nife2o4晶体结构为主的催化剂，既可以实现有效提高对co2的等离子体裂解效果，同时还可以实现含镍电镀污泥的资源化利用。
6、需要说明的是，焙烧气氛中的氧气浓度控制对于保证co2的等离子体裂解效果至关重要。当氧气浓度高于85％时，可以得到结晶度较高的nife2o4晶体，且催化剂整体为由nife2o4颗粒堆积而成的团块状结构，该催化剂可以有效提高co2的等离子体裂解效果；但当氧气浓度降低时，催化剂的微观结构发生了较大的改变，此时催化剂中会存在一定的碳棒结构(电镀污泥中的有机高分子物质煅烧而成)，且其对co2的等离子体裂解催化效果显著下降。
7、本专利技术还提供了一种co2的低温等离子体裂解催化剂的制备方法，包括：
8、将包含含镍电镀污泥的原料进行焙烧，且焙烧气氛中的氧气浓度为85％-100％。
9、更进一步的，焙烧条件包括：焙烧温度为800-1100℃，焙烧时间为4-6h。焙烧温度越高，焙烧时间越长，所得催化剂的结晶度越高，因此综合考虑所得催化剂的结晶度以及生产成本，控制焙烧温度为800-1100℃，焙烧时间为4-6h。
10、需要说明的是，上述包含电镀污泥的原料既可以只含有电镀污泥，也可以根据需要额外添加其他物质；同时，上述焙烧温度既包含上述数值范围内的任意数值范围，比如800-900℃、850-950℃、900-950℃或950-1100℃等，也包含800-1100℃范围内的任意具体数值，比如800℃、850℃、870℃、890℃、900℃、930℃、970℃或1100℃等；同理，焙烧时间也可以选择4-5h、4.5-5.5h、5-6h、4h、4.5h、5h、5.5h或6h等。
11、更进一步的，所述含镍电镀污泥包含如下质量百分含量的成分：fe2o3：35.34％-37.62％、nio：20.6％-23.02％、so3：35.26％-38.26％、sio2：5.69％-5.82％，含碳量为25.62％-35.23％(含碳量根据工业分析燃烧法，利用红外碳硫仪检测得到，含镍电镀污泥中的碳主要来源于电镀污泥中的碳纤维高分子滤布等有机物质)。
12、本专利技术还提供了一种co2的低温等离子体裂解方法，包括：
13、在等离子体条件下，使co2与催化剂接触，以使co2进行电离降解，生成co和o2；
14、其中，所述催化剂采用本专利技术的任一催化剂，或者采用本专利技术的任一制备方法制备得到的催化剂。
15、本专利技术通过采用等离子体光电裂解技术对co2进行处理，并添加nife2o4晶体作为催化剂，nife2o4晶体提供了更多的活性位点，可以促进co2的活化，从而可以有效提高co2的裂解效率及裂解效果。此外，采用等离子体对co2进行裂解过程中，催化剂可以被等离子体活化，其激发铁酸镍催化剂表面产生激发电子，从而进一步促进co2的分解。
16、更进一步的，co2电离降解在常温常压下进行。通过采用本专利技术的工艺，可以直接在常温常压下进行co2的裂解，工艺操作简单，相较于传统的热解法裂解co2而言，有效解决了裂解能耗大、能量效率低和容易爆炸的问题。而且在高温条件下co和o2极难分离，这又造成了额外的气体分离成本，本专利技术在室温水冷条件下即可进行co和o2的有效分离。
17、更进一步的，将催化剂与填料一起混合均匀用于co2的电离裂解，所述填料包括但不限于sio2玻璃微珠，还可以采用al2o3、zro2和batio3微珠作为填充材料，这些填充材料在放电过程中能够产生较大的电子能量密度和电场强度；同时，其具有较大的比表面积，加入后可以提供更多的表面供co2分子吸附，从而增加反应物与催化剂或活性位点的接触机会，提高反应速率。再者，也是更为重要的是，上述填充材料可以作为载体，改善催化剂的分散性，防止催化剂颗粒团聚，从而有利于增加有效的活性位点数量，进一步提高裂解效率。
18、更进一步的，所述催化剂与填料的质量比为2：(120-130)，填料的直径为0.4mm-0.6mm。
19、更进一步的，所述裂解反本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种CO2的低温等离子体裂解催化剂，其特征在于，该催化剂包含NiFe2O4晶体，且催化剂的比表面积为3-5m2·g-1，NiFe2O4晶体的颗粒尺寸为150-200目。
2.根据权利要求1所述的CO2的低温等离子体裂解催化剂，其特征在于，所述催化剂为将包含含镍电镀污泥的原料进行焙烧得到的，焙烧气氛中的氧气浓度为85％-100％。
3.一种CO2的低温等离子体裂解催化剂的制备方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的CO2的低温等离子体裂解催化剂的制备方法，其特征在于，焙烧条件包括：焙烧温度为800-1100℃，焙烧时间为4-6h。
5.一种CO2的低温等离子体裂解方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的CO2的低温等离子体裂解方法，其特征在于，CO2电离降解在常温常压下进行。
7.根据权利要求5或6所述的CO2的低温等离子体裂解方法，其特征在于，将催化剂与填料一起混合均匀用于CO2的电离裂解，所述填料包括但不限于SiO2玻璃微珠、Al2O3、ZrO2或BaTiO3微珠。
8.
9.根据权利要求7所述的CO2的低温等离子体裂解方法，其特征在于，所述裂解反应在同轴圆筒式水冷型单介质阻挡反应器内进行。
10.根据权利要求9所述的CO2的低温等离子体裂解方法，其特征在于，所述反应器包括：
...【技术特征摘要】
1.一种co2的低温等离子体裂解催化剂，其特征在于，该催化剂包含nife2o4晶体，且催化剂的比表面积为3-5m2·g-1，nife2o4晶体的颗粒尺寸为150-200目。
2.根据权利要求1所述的co2的低温等离子体裂解催化剂，其特征在于，所述催化剂为将包含含镍电镀污泥的原料进行焙烧得到的，焙烧气氛中的氧气浓度为85％-100％。
3.一种co2的低温等离子体裂解催化剂的制备方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的co2的低温等离子体裂解催化剂的制备方法，其特征在于，焙烧条件包括：焙烧温度为800-1100℃，焙烧时间为4-6h。
5.一种co2的低温等离子体裂解方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁成义，常仁德，王旭超，郭胜兰，彭程，许孝庆，唐银华，聂绍昌，龙红明，魏瑞瑞，余正伟，春铁军，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：
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